给亨廷顿舞蹈症带来希望的基因疗法试验被叫停？ |《自然》长文

原文作者：Diana Kwon

Susan第一次怀疑母亲可能有点毛病的时候还是个孩子。母亲端菜或洗碗时，经常失手把杯盘掉到地上。“当时，她会说‘笨手笨脚的’，但她并不笨手笨脚。”Susan说，“她的手会做出美丽而迷人的动作，我现在意识到那是HD初期症状。”

亨廷顿舞蹈症（HD）是一种遗传疾病，会导致脑部广泛退化，扰乱思维、行为、情绪和运动。患者通常在中年时发病，伴随着一些细微的变化，如情绪波动和难以集中注意力。随着疾病的进展，患者会发展为失智症，无法说话或移动。

Evie Lewis和她的父母Elliot和Janell。Evie患有脊髓性肌萎缩，每隔几个月要接受一次基因治疗。来源：Kim Raff for Nature

为保护隐私，Susan要求不透露姓氏。她清楚地记得她得知母亲患有亨廷顿舞蹈症的那天。那是1982年的春天，她的母亲因为极度疲惫、频繁跌倒和异常动作而住进了医院。当时没有针对该病的基因检测，因此她接受了一系列评估。神经科医生把Susan全家人召集到一个房间里，公布了结果。“他告诉我们，母亲患了亨廷顿舞蹈症。”Susan回忆道，“而且无药可治，如果你们不生育，它可以在一代人内被消灭。”

这些毫无遮掩的话对Susan及其兄弟姐妹的生活产生了深远的影响：她的兄弟决定不结婚，她的姐妹选择绝育。然而，对于Susan来说，她没有选择：当她听到这个消息时，她已经怀孕了。

Susan说，她和她的丈夫“无法决定要怎么做才是对的”。特别是一想到，“如果我们生下孩子，那么孩子长大后也要面临同样的抉择，”她说，“那太残忍了。”最终，这对夫妇做出了一个心碎的决定——终止妊娠。

亨廷顿舞蹈症涉及的基因名为HTT，HTT编码一种叫做“亨廷顿”的蛋白质。有缺陷的HTT会过多重复一个短序列片段——核苷酸组合CAG。若是其他一些遗传性疾病，一个人只有在基因出现两个有缺陷的拷贝时才会发展成疾病，但是对于亨廷顿舞蹈症来说，只要有一个HTT突变拷贝就足以致病，而这种突变的携带者有50%的机会将其传给他们的孩子。Susan的母亲去世多年后，三个兄弟姐妹发现他们都遗传了亨廷顿舞蹈症。

亨廷顿舞蹈症的遗传病因早在1993年就已弄清楚，但目前尚无疗法可以阻止或减缓疾病的进展。其他大多数神经退行性疾病也缺乏有效的治疗方法，不过它们的遗传根源不如亨廷顿舞蹈症那么清楚，但是许多与运动神经元疾病（肌萎缩性侧索硬化症，ALS）、阿尔茨海默病和帕金森病相关的基因，已经为人所知几十年了。现在，这类疾病的治疗或迎来了转机。许多研究人员对一类被称为反义寡核苷酸（ASO）的药物抱有希望。它们是DNA或RNA碱基短序列，会结合由缺陷基因产生的特定RNA序列，并重新平衡它们产生的蛋白质水平——增加缺失的蛋白质或消除有缺陷的蛋白质（见“锁定问题蛋白”）。

来源：Nik Spencer/ Nature

美国食品和药物管理局（FDA）于2016年批准了首个用于治疗神经系统疾病的ASO，此后这一领域蓬勃发展：过去20年里，从仅有少数临床试验，发展到目前已有十几项针对各种神经退行性疾病的临床试验正在进行中，并且有一些已经进入最后阶段。

其他ASO研究人员正将目光从源于单一突变的疾病，转向具有更加复杂的遗传基础的疾病。这些新进展使业内的许多人对这项技术的未来感到乐观。加州大学圣迭戈分校的神经学家Don Cleveland是最早研究ASO用于治疗神经系统疾病的科学家之一，他认为这只是个开始。“会有越来越多的发现，”他说。

但是，该领域的进展并非一帆风顺。3月底，一项大型三期临床试验突然被叫停，因为试验药物给患者带来的收益未能超过风险。长期以来，一些研究人员一直敦促对ASO保持警惕，因为ASO对于许多疾病的疗效是未知的，而且它们的递送方式（通常通过脊髓注射）是侵入性的。

尽管这项试验的结果令人失望，但是，“我不认为已经山穷水尽了，”Chris Boshoff说，他是美国国家神经疾病和中风研究所负责基因治疗的科学项目经理。“我们仍有理由对这种疗法的潜力保持积极和热情。”

Elliot和Janell Lewis的第一个孩子Blakely出生于2011年，患有一种罕见的遗传性神经退行性疾病——脊髓性肌萎缩（SMA）。SMA患者携带突变的SMN1，SMN1是一种负责产生运动神经元存活（SMN）蛋白的基因。由此导致的SMN缺失，使大脑无法与身体有效沟通，导致肌无力和肌肉萎缩，并随着时间的推移而恶化。SMA分为四种类型，SMA1是最常见的，也是最严重的。SMA1患者通常在出生后不久出现症状，许多都活不过两岁。

Blakely在三个月大的时候确诊。“我们几乎崩溃了。”Elliot说。当时无药可治，Blakely在21个月大的时候去世了。

2017年春天，这对夫妇又生了一个女儿Evie。Evie也患有SMA，但她比较幸运。在她出生前几个月，FDA批准了一种ASO——nusinersen，这是有史以来第一种针对SMA的疾病修饰疗法。Evie在12天大的时候接受了第一剂。

1978年，科学家首次认识到了[1]ASO靶向RNA的能力，但花了几十年的时间才证明了它们的临床潜力。早期，毒性和缺乏效力等问题阻碍了进程，许多制药公司失去了兴趣。但是，加利福尼亚伊奥尼斯制药公司（Ionis Pharmaceuticals，原名Isis Pharmaceuticals）的研究人员对药物的化学骨架做了关键修饰，提高了其效力和稳定性，使ASO能够在不降解的情况下到达靶标。

催生出nusinersen的工作，2000年左右开始于纽约冷泉港实验室。当时，实验室的生物化学家和分子遗传学家Adrian Krainer正在研究为什么SMN2（另一个编码SMN的基因）生成的蛋白通常比SMN1生成的蛋白活性低，其中的机制是什么。他们推理认为，如果能让SMN2生成更多的蛋白，便有可能弥补携带SMN1基因突变的人体内的SMN1。他们从其他人的工作中得知，几乎在每个人体内，出现SMN2问题的原因都是剪接过程中的错误；在剪接过程中，RNA链被剪断并加工成制造蛋白的指令。剪接错误导致SMN2的一段编码被跳过。

Krainer团队聚焦于与RNA链结合并导致该基因片段缺失的蛋白，希望能阻止它们对生成完整SMN蛋白过程的干扰。2004年，Krainer开始与Frank Bennett合作，Bennett是一名药理学家，也是伊奥尼斯制药公司的创始成员之一。他们一起找到了这样一个ASO，它可以与RNA链结合，并将该片段隐藏起来，使原本会让该基因片段沉默的蛋白无法发现它，从而生成功能性SMN[2]。 

四岁的Evie Lewis在犹他州奥格登的家里玩。来源：Kim Raff for Nature

这种药物即nusinersen，于2011年进入临床试验。试验结果前景极佳，以至于在SMA婴儿群体中开展的三期临床实验提前终止：治疗组比安慰剂组更有可能达成动作发展指标，更有可能存活[3]。

到目前为止，全世界已有超过10,000人接受了nusinersen（Spinraza）治疗；伊奥尼斯制药公司于2016年将该药授权给美国制药公司渤健（Biogen）。这种药物已经彻底改变了SMA的疾病进展：出生后不久便接受这种药物治疗的SMA婴儿不再只能活几年。盐湖城犹他大学的儿科神经学家Russell Butterfield说，如今“（与患者家人）的谈话最后不会再说‘我们会全力以赴，但你的孩子活不长’。相反，谈话转变为‘我们有一种新药，效果非常惊人。我们需要尽快去用’。”（渤健向Butterfield支付咨询费用）

现在四岁的Evie Lewis每隔几个月就要通过腰椎穿刺接受一剂Spinraza，最近她接受了第15次注射。Elliot说，尽管Evie仍然面临一些问题，比如不得不通过饲管吃饭，但她能走能跑，还可以爬——这些都是Blakely从未能做到的事情。  

在nusinersen取得成功后，研究人员开始研究与确定基因突变相关的其他疾病，如亨廷顿舞蹈症。由此得到了药物tominersen，tominersen由伊奥尼斯制药公司开发，并授权给瑞士制药公司罗氏用于临床试验。它被认为是通过靶向正常和缺陷HTT基因所产生的RNA链上的CAG重复序列，并把它们标记出来，让RNase H1酶摧毁它们。2019年公布的临床一期和二期试验结果显示，tominersen降低了脑脊液中突变亨廷顿蛋白的浓度，且未引起任何严重的副作用[4]。

早期试验的成功引起了神经退行性疾病研究人员的注意，因为蛋白质缠结是许多此类疾病的一个关键特征。Sarah Tabrizi说：“大家很兴奋，因为它确实打开了一道大门，让人有可能针对其他神经退行性疾病开展反义试验，这类疾病与一种毒性突变蛋白的积聚相关。”Tabrizi是伦敦大学学院的一名神经学家，领导了tominersen的临床一期/二期试验。

但是三月底，一项出人意料的声明沉重地打击了亨廷顿舞蹈症相关人群。根据一个独立专家委员会的建议，一项涉及18个国家791名被试的tominersen临床三期试验被提前终止；委员会事先按计划对试验数据进行了审查。罗氏的一份声明称，没有出现新的安全问题，但这种药物的潜在益处并不大于风险。Tabrizi说，在更多细节公开之前，没办法说问题出在哪里。

与tominersen作用类似的药物仍然适用于其他有类似病因的疾病。例如，部分ALS病例是由过多的突变蛋白引起的，而少数用于这些形式疾病的ASO正在进行临床试验。进展最大的是tofersen，这是由伊奥尼斯制药公司开发的一种ASO，用于治疗一种遗传性ALS。目前渤健赞助的一项临床三期试验正在对tofersen进行测试。

弗吉尼亚联邦大学的神经学家Claudia Testa说，tominersen和tofersen是降低突变蛋白的水平，而nusinersen是增加缺失的蛋白质，相比之下，前者存在一些特殊的困难。若干降低蛋白水平的策略实际上同时降低了正常蛋白和异常蛋白的水平。科学家还不知道这对有关疾病的长期影响如何，也不清楚这是不是tominersen三期试验中出现的问题。Testa说，SMA药物的作用截然不同，“所以它不能预测对其他疾病的疗效——这是个痛苦的真相。”

为了避免这个问题，一些ASO直接靶向突变蛋白。Wave Life Sciences——一家位于马萨诸塞州剑桥的生物技术公司——正在测试这样一种策略：靶向只在HTT的突变拷贝上有时出现在CAG重复序列旁边的微小突变。目的是保持健康亨廷顿蛋白的水平相对不变。但是该药只对携带这些突变的亨廷顿舞蹈症患者起作用。此外，这种差异只能用一种详尽的测序方法来识别，而临床中一般不采用这种测序方法，Testa说。（Wave Life Sciences向Testa支付咨询费用。）

导致亨廷顿舞蹈症的毒性HTT蛋白，它们形成了团块（亮绿色）。来源：K. W. Drombosky et al./Neurobiol. Dis。

最近，研究人员开始测试将基于ASO的疗法用于治疗更常见的神经退行性疾病，如帕金森病和阿尔茨海默病。这些疾病的绝大多数病例与特定的基因突变无关，但是它们比遗传性疾病更普遍。针对阿尔茨海默病的ASO旨在降低tau水平，tau是一种会在脑部积聚成毒性缠结的蛋白。对于帕金森病，目标是降低α-突触核蛋白（α-synuclein protein）水平，这种蛋白会聚集成被称为路易小体（Lewy bodies）的致病团块。

但英国牛津大学的神经学家Kevin Talbot表示，对于这类神经退行性疾病，一个网络可能涉及多个基因，目前还不清楚网络中一个基因的改变将如何影响其他基因。他将参与一项即将开展的关于治疗ALS用的ASO试验。（Talbot曾在罗氏和渤健的科学顾问委员会任职。）

在Talbot看来，另一个问题是这些药物目前需要通过反复的腰椎穿刺来递送，才能到达位于中枢神经系统的靶标。他说，在ASO可应用于更广泛的疾病之前，重要的是要找到一种方法，让这些药物能够通过血脑屏障，从而以侵入性较小的方式实现递送，“我们还有一大堆事情要做，现在还不能洋洋自得。”

小鼠研究表明，未来的ASO或可以在大脑中实现更强大的用途：替代缺失的神经元。

去年，加州大学圣迭戈分校的细胞生物学家付向东和他的同事证明，使用ASO有可能将被称为星形胶质细胞的非神经元脑细胞转化为神经元[5]。研究小组将ASO注射到小鼠的一个脑区（在帕金森病患者中，该脑区神经元缺失），药物激活了一个基因网络，促使星形胶质细胞转化为神经元。在帕金森病小鼠模型中，付向东团队发现接受过治疗的小鼠的特定行为改善。

Cleveland曾参与付向东的试验，他一直在使用伊奥尼斯制药公司提供的一种ASO，在其他脑区检验这个想法。他表示：“这确实是我打算在接下来的职业生涯中付诸努力的问题。我确信我们才刚开始思考其潜力。”

这些转化星形胶质细胞的ASO还处于早期阶段。付向东提醒说，在这项技术能应用于临床前，还需在非人类灵长动物身上进行测试，因为它们的脑比小鼠更接近于人类。

目前，研究人员正在迫切地等待着针对ALS的tofersen临床三期试验结果，以及关于亨廷顿舞蹈症的tominersen试验叫停确切原因的更多信息。

如今Susan是一位60多岁的退休护士，她从一期开始就参加了tominersen临床试验。她说，试验停止的消息让她感到失望，但对于自己在参与试验期间所得到的照顾表示感谢。“能从第一天起能参与这项试验已经很荣幸了。现在需要的就是耐心和检验。又没有其他选择，不是吗？”